神经肽Ghrelin和Nesfatin1的研究进展Word格式文档下载.docx

1、【关键词】 Ghreli；Nesfatin-1；摄食；生长激素；酰基化具有调节能量平衡和摄食功能的肽类激素Ghrelin和Nesfatin-1近年来被越来越多地证实参与、影响了学习、记忆、睡眠、癫痫等多种脑功能，已引起人们广泛的关注，成为研究的热点。1发现及命名自20世纪70年代末Momany和Bowers合成了一种能够促进生长激素分泌的多肽生长激素释放肽（Growth Hormone Releasing Peptides,GHRP）以来，人们陆续合成了一组具有相同作用的物质:1993年,Smith等根据GHP-6三维结构合成出非肽类的生长激素促分泌素（Growth Hormone Secre

2、tagogues,GHSs）,并根据GHSs在体内的信号传导机制与GHRP的不同,推测体内存在着GHSs的特殊受体；果然，1996年Howards等在人类垂体等部位发现并成功克隆出GHSs的受体生长激素促分泌素受体（Growth Hormone Secretagogues Receptor, GHSR）1；在此基础上，1999年日本科学家KOJIMA利用免疫组化方法在小鼠和人的胃内分泌细胞及下丘脑弓状核新发现了一种含有28个氨基酸残基的多肽,它是GHSR天然的内源性配体,当这种多肽与GHSR结合后, 它能通过一种G蛋白偶联受体刺激垂体释放生长激素，因此将其命名为Ghrelin2。Ghre在古印

3、欧语系中有“生长（grow）”之意,所以国内将Ghrelin翻译为生长素。Ghrelin成为继GHRP和生长抑素（SS）之后调节生长激素分泌的又一个主要激素。2006年,日本OH-I教授在Nature上首次报告了作为核组蛋白NUCB2派生前体的神经肽Nesfatin-1存在于下丘脑中。最初的实验发现如果将NUCB2重组蛋白注入大鼠脑室内，其体重会明显降低，且摄食呈剂量依赖性减少，故将此分泌蛋白命名为Nesfatin（有“减肥”之意）。进一步研究发现在激素原转化酶作用下，Nesfatin可以水解为3个片段，分别被命名为：Nesfatin-1、Nesfatin-2和Nesfatin-3，Nesfa

4、tin-1位于NUCB2的N端，是由前82个氨基酸组成的肽段，在下丘脑分泌后进入脑脊液中，最终进入血循环3。2结构及分泌Ghrelin由28个氨基酸组成，分子量3,314D。人类Ghrelin氨基酸排列顺序是G-S-S-F-L-S-P-E-H-Q-R-V-Q-Q-R-K-E-S-K-K-P-P-A-K-L-Q-P-R，基因排序位于3号染色体短臂（3p25-26），包含6个外显子和5个内含子。它在体内有两种存在形式，一种是N端去辛酰基化的,另一种是N端第3位丝氨酸残基辛酰基化的（即该位丝氨酸的N端与十八辛酸以酯键连接），后者是其促GH分泌活性所必需的。辛酰基化后的Ghrelin分子还能够通过饱和

5、的运输系统双向穿越血脑屏障4。与人类相比，大鼠的Ghrelin仅有第11和12位上的2个氨基酸不同,而且也存在N端第3位丝氨酸残基的辛酰基化，这表明了Ghrelin在种系发生上具有高度保守性。Ghrelin分布于人和多种动物的中枢神经系统和外周组织器官。在脑内, RT-PCR分析证实GHSR分布于下丘脑（前腹侧视前核、下丘脑前区、视上核、下丘脑前外侧核、下丘脑腹内侧核、弓状核、室旁核和结节乳头体核）、海马结构（CA2区、CA3区和齿状回）、丘脑区（丘脑束旁核）、黑质致密部、垂体、杏仁核等许多部位；在心脏的主动脉弓、左心房、左心室，不仅有GHSR,还有Ghrelin-mRNA的表达。此外，Ghr

6、elin还被发现存在于胰、肾、肺、卵巢、睾丸、胎盘、甲状腺、淋巴细胞等处，甚至唾液腺中也能合成Ghrelin 5。广泛的分布决定Ghrelin具有多重功能。Nesfatin-1结构上由82个氨基酸构成，分子量约为9.7kDa。利用抗NUCB2抗体进行的免疫组化与原位杂交分析研究，都显示表达NUCB2-mRNA的细胞存在于下丘脑若干区域。采用Nesfatin-1识别抗体（Nesfatin-Ab24）作免疫组化分析也显示，Nesfatin-1也同样分布于下丘脑，并与NUCB2蛋白定位于内质网及高尔基体相一致，存在于下丘脑神经元胞质中3。最新的研究显示，Nesfatin-1还存在于脑干中（如动眼神经

7、副交感核、迷走神经背核、孤束核、大鼠的尾脊核），只是它在这些部位的量相对较少6。3Ghrelin与Nesfatin-1的生物学特性3.1对能量调节的影响Ghrelin主要由胃肠道、垂体及下丘脑发挥对能量平衡的调节作用,是促进进食的脑肠肽。研究发现外源性Ghrelin可调节哺乳动物的饮食习惯和能量平衡：脑室注射Ghrelin后,大鼠食欲旺盛,并可持续24h；给天生GH分泌不足的矮小鼠脑室内注射Ghrelin,能显著增加采食量；大鼠静脉连续注射Ghrelin后,呈剂量依赖性体重增加和利用脂肪产热减少；经皮下给予大鼠Ghrelin 2周后,也得可出现以脂肪为主的体重增加7。这种作用的机制可能是Ghr

8、elin直接作用于下丘脑控制弓状核，而后者是机体的摄食中枢所在。英国科研人员2008年公布了他们进行的一项临床研究：Ghrelin可以增加肿瘤患者的进食量，而使用阿托品或双侧迷走神经切断后此作用消失，提示这个过程可能和迷走神经的调节作用有关8。据此，有人提出在丘脑-胃之间可能存在反馈调节系统，而Ghrelin则扮演着重要的信使角色。OH-I曾将Nesfatin-1、Nesfatin-2和Nesfatin-3分别注人大鼠脑室内，结果发现在注射Nesfatin-1后大鼠摄食呈剂量依赖性减少，并持续约6h,而注射NesfatiN-2或Nesfatin-3的大鼠未见摄食抑制。将分别能识别Nesfati

9、n-1和Nesfatin-3的Nesfatin-Ab24和Nesfatin-Ab301两种不同抗体注入大鼠脑室内，结果注射Nesfatin-Ab24后大鼠摄食明显增加，而注射Nesfatin-Ab301却没有变化，据此进一步提示Nesfatin-l确实能够抑制摄食，而Nesfatin-2和Nesfatin-3不具有这种效应。在脑室内长期注射Nesfatin-1的大鼠在摄食行为减少的同时，体重以一定速率下降,尤其是脂肪组织明显减少。但这种作用在用药1周左右消失，说明Nesfatin-1降低体重的作用是一个短期效应3。3.2对记忆的影响在发现Ghrelin之前,原位杂交等技术就已经探测到GHSR-

10、mRNA在海马结构中（齿状回，CA2，CA3区）存在9。Nakahara通过侧脑室注射Ghrelin后发现不仅在与摄食行为有关的脑区弓状核中存在c-Fos免疫反应性神经元，而且海马的齿状回、CA1、CA2、CA3区也有c-Fos大量表达，表明Ghrelin受体在这些区域活跃10；Andrews通过解剖和电生理等技术证实外周的Ghrelin可以通过血脑屏障进入海马，明显提高海马的树突密度（突触可塑性的指标）11，并由此推断Ghrelin可能参与了调节学习和记忆的作用。Merali等研究了海马、杏仁核和中缝背核在调节摄食、记忆和焦虑行为中的特殊作用，发现将Nesfatin-1注入大鼠的海马、杏仁核

11、和中缝背核后除了能增加摄食外，还能明显地并呈剂量依赖性地减少记忆保留时间,提示Nesfatin-1也与记忆有关12。 3.3对癫痫发作的影响对大鼠静脉注射 Ghrelin（2080gkg-1）的实验发现，通过刺激迷走神经活性可以抑制被戊四氮诱导的癫痫发作，而过低水平的Ghrelin不仅不能控制癫痫发作，还可能提高癫痫发作敏感性13。2008年Suleyman Aydin首次报道了Ghrelin 和Nesfatin-1在癫痫患者发病中的表达情况。癫痫患者的唾液和血清中检测的Ghrelin水平低于正常人群对照组。患者在抗痫治疗前，血清和唾液中Ghrelin水平可以显著降低；治疗后有所恢复但仍低于对

12、照值14。Gungor在儿童癫痫患者中的研究结果也证实了相同的结果15，但Berilgen的实验结果却与之相反16。在癫痫患者唾液和血清检测中，Nesfatin-1也与对照组存在显著性差异：Nesfatin-1水平在发病期间急剧增加；正规的抗痫治疗后明显减少，但仍高于对照组；在不同的癫痫发作类型中，它的表达也有所不同14。然而，目前一个重要的问题在于不知道是升高的Nesfain-1水平引起了癫痫发作还是癫痫发作引起了Nesfatin-1水平的升高。4展望Ghrelin和Nesfatin-1作为近年发现的新的神经肽,以其独特的分子结构与生物学功能,在机体的重要生命功能的生理活动与代谢平衡中发挥着

13、不可或缺的作用：越来越多的研究资料表明,它们是连接外周与中枢调控食欲的重要神经肽,是对保持能量平衡稳定起关键作用的生物因子,并且已被证实参与和影响了学习、记忆、睡眠、癫痫等多种脑功能。尽管目前人们已对其化学结构、分布定位、作用机制和生理功能做了大量的研究,并在临床应用中进行了有益的探索,取得了可喜的成果。但许多研究还只是停留在初级阶段，仍有很多问题和现象不能解释, 如Ghrelin主要在外周组织器官产生,作用部位在下丘脑和垂体,外周与中枢产生的Ghrelin在作用上有无差异；Nesfatin-1作用途径和受体及与受体的相互作用方式的具体过程；Nesfatin-1对胰岛索信号系统及脂肪细胞因子影

14、响；Ghrelin和Nesfatin-1对于癫痫发作影响的机制探讨；等等，这些都需要更多的研究。【参考文献】 1Aydin SDiscovery of ghrelin hormone：research and clinical applicationsJ Turk J Biochem，2007，32：76-89 2Kojima M， Hosoda H， Date Y，et alGhrelin is a growth-hormone releasing acylated peptide from stomachJ Nature，1999，402：656-660 3OH-I，Shimizu H，S

15、atoh T，et alIdentification of nesfatin-1 as a satiety molecule in the hypothalamus JNature，2006，443 （7112）：709-712 4Kojima M， Kangawa K Ghrelin： structure and functionJPhysiol Rev， 2005，85：495-522 5Seim I，Collet C，Herington A，et alRevised genomic structure of the human ghrelin gene and identification of novel exons，alternative splice variants and natural antisense transcriptsJBMC Genomics，2007，8：298 6Inhoff T，Stengel A，Peter L，et alNovel insight in distribution of nesfatin-1 and phospho-mTOR in the arcuate nucleus of